首页 >> 腐蚀试验箱

燃料电池的特性和应用1刚玉砂轮

2022-07-04 20:48:25

燃料电池的特性和应用(1)

燃料电池的特性和应用(1) 2011年12月09日 来源: 1引言  众所周知,化学电源是由氧化还原反应将化学能转化为电能的器件。它主要由3部分组成:正负电极和电解质。通常的化学电源都是包含了定量的活性物质,限制了电池的能量和寿命。人们早就设想更先进的电池,这里正负极活性物质源源不断地输入,便可大大突破电池的容量和寿命,这种开放式的电池体系,构成了燃料电池的创造。  燃料电池是一种不断添加燃料的化学电池。燃料电池从其基本组成和工作原理看,与通常的化学电池是相同的,因此还是化学电池,但燃料电池又不是一般的化学电池,一般化学电池是储能装置,而燃料电池是发电装置。前者与环境只有能量交换,而后者与环境既有能量交换又有物质交换。燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转变成电能和水。这是继水力发电、火力发电和核能发电后,新发展的燃料电池发电技术,其特点是高效、环境友好的发电方式,顺应了新世纪是高效、洁净和安全利用新能源时代的发展趋势。本文对燃料电池的发生、发展、原理、特点、类型和广泛应用作一评述。燃料电池将在我们的生活中扮演重要角色,应该引起我们的关注。2燃料电池的发展概况  1800年,A.Volta发明了世界上第一个电池。不久就开始了发展燃料电池的工作。1802年,H.Davy试验了碳氧电池,以碳和氧为燃料,硝酸为电解质,电池反应为C+O2→CO2,指出了制造燃料电池的可能性。1839年,W.Grove将水电解进行逆反应,由稀硫酸使氢气和氧气发生电池反应,产生了电流,试验了氢氧燃料电池的发电原理。1889年,Mond和Langer发展了Grove的实验,得到的电流密度为0.2A/,并开始应用燃料电池的名称。1894年,W.Ostwald分析指出,燃料电池的直接发电效率高达50%~80%,而一般由热能作功发电,受卡诺循环限制,效率在50%以下。但以后很长时期中,燃料电池受到应用材料和设计限制,动力学性能低下,实验没有很大成绩,发展缓慢。  从20世纪50年代开始,燃料电池的发展有了转机。英国剑桥大学的F.T.Bacon对氢氧碱性燃料电池进行了长期卓有成效的研究,主要贡献在3个方面:提出新型镍电极,采用双孔结构,改善气体输运特性;提出新型制备工艺,锂离子嵌入镍板预氧化焙烧,解决电极氧化腐蚀问题;提出新型排水方案,保证了电解液工作质量。因而,成功地制备了5kW碱性燃料电池,寿命达1000小时。这是第一个实用性燃料电池。Bacon的成就奠定了现代燃料电池的技术思想,鼓舞人们努力实现燃料电池的实用化和商品化。  20世纪60年代,美国的航天事业迅速发展,在美苏航天技术的竞赛中,迫切要求用高性能电池作为航天动力。通过对各类电池的分析和评估,美国宇航局选用了燃料电池,引进Bacon技术,开发了Apollo登月飞船用的燃料电池。燃料电池在航天飞行中大获成功,进一步推动了燃料电池的开发热潮。  20世纪70年代,中东战争后出现了能源危机,人们更看好燃料电池发电技术。美、日等国纷纷制定了发展燃料电池的长期计划,以美国为首的发达国家大力支持民用燃料电池发电站的开发,重视研究以净化重整气为燃料的磷酸燃料电池,建立一批中小型电站运行试验。80年代进一步开展大中型电站试验,同时,美、日等国开始从地面电站的研究转向性能更好的高温燃料电池,发展重点为熔融碳酸盐燃料电池,采用净化煤气和天然气作为燃料。现在已有上百台酸性燃料电池的发电站在世界各地运行。  20世纪90年代,燃料电池更加发展,研究热点是固体燃料电池,即质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。随着人们环保意识的提高,社会舆论压力增大,世界各大汽车公司竞相开发电动汽车,目前众多的电池试用于电动汽车,例如铅酸蓄电池、镉镍电池、贮氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、金属-空气电池、钠硫电池等,但从长远来看,更看好质子交换膜燃料电池。美国三大汽车公司——GM、Ford和Chrysler都已得到美国能源部的资助,大力开发使用燃料电池的电动汽车,积极争取在2004年向市场推出使用燃料电池的汽车。  2001年10月在上海召开的APEC会议期间,上海将组织使用燃料电池的电动车行驶在上海街头,以展示中国研究燃料电池的技术水平。  基于固态燃料电池比液态电解质具有本质上的优越性,安全稳定,坚固耐用,必然成为未来燃料电池的发展方向。固体氧化物燃料电池的潜在优势今后将得到充分发挥,即将成为最有前途的燃料电池发电技术。3燃料电池的工作原理  燃料电池的一般结构为:燃料(负极)|电解质(液态或固态)|氧化剂(正极)。在燃料电池中,负极常称为燃料电极或氢电极,正极常称为氧化剂电极、空气电极或氧电极。燃料有气态如氢气、一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物,液态如液氢、甲醇、高价碳氢化合物和液态金属,还有固态如碳等。按电化学强弱,燃料的活性排列次序为:肼>氢>醇>一氧化碳>烃>煤。燃料的化学结构越简单,建造燃料电池时

废铜价格多少钱一斤

桥梁伸缩缝厂家

前端在线学习

注氧仪的功效

三一搬运起重

友情链接